濃硝酸生產過程中硝酸鎂損耗高的原因分析

周彥斌 劉多恩

（中國石油蘭州石化化肥廠)

濃硝酸生產過程中硝酸鎂損耗高的原因分析

周彥斌*劉多恩

（中國石油蘭州石化化肥廠)

分析了硝酸鎂法濃硝酸生產中硝酸鎂損耗的原因。從工藝操作和預防泄漏兩方面著手，提出了一些降低硝酸鎂損耗的措施，對于生產和節能降耗具有一定的指導意義。

硝酸鎂法 濃硝酸 生產 硝酸鎂 損耗

目前，國內濃硝酸生產基本上采用硝酸鎂法生產工藝，即以硝酸鎂為脫水劑，將稀硝酸進行濃縮精餾制取濃硝酸。硝酸鎂作為脫水劑，在生產中是循環使用的，在理論上硝酸鎂應該是接近無消耗的，但實際的濃硝生產中因各種因素造成的硝酸鎂損耗還是比較嚴重的。對此，我們在分析的基礎上提出了一些預防和改進措施，并取得了一定效果。

1 生產現狀

硝酸鎂法濃硝酸生產主要是以稀硝酸為原料，選用硝酸鎂作為脫水劑，使混合物料在濃縮塔中經精餾操作循環使用。硝酸鎂循環使用流程如圖1所示。圖1中虛線部分為首次開車時一次性向系統加夠生產所需硝酸鎂溶液，實線部分是硝酸鎂的循環使用過程，即在濃縮塔中吸水后到硝酸鎂蒸發器中脫水。隨著生產工藝的日趨成熟，在理論上硝酸鎂是接近無消耗的，因生產工藝缺陷而造成硝酸鎂過多損耗的可能性比較小。但在工藝操作和設備方面，因操作不當和設備泄漏而造成的硝酸鎂過多損耗顯得比較突出。這主要有以下幾方面原因。

圖1 硝酸鎂循環使用流程

2 生產過程中硝酸鎂損耗的原因

2.1 工藝操作原因引起硝酸鎂損耗

在裝置首次開車時，因操作不當會出現嚴重的“跑鎂”現象，從而造成硝酸鎂的損耗。首次開車時，硝酸鎂濃度大約在40%左右，這一濃度并不能滿足正常生產的需要。在硝酸鎂蒸發器初始提濃時，硝酸鎂的沸點很低，即低濃度的硝酸鎂在加熱蒸汽的作用下，很容易達到沸騰。這時，若不控制好蒸汽壓力、蒸發真空度和所用的蒸汽流量，就會發生過度沸騰，部分硝酸鎂在蒸發器中被蒸發產生的二次蒸汽帶走，出現嚴重的 “跑鎂”現象。

在濃硝正常生產時，如遇到突然停電、停水和停汽等情況，需作緊急停車處理，這時硝酸鎂加熱器出口的硝酸鎂含硝量將會嚴重超標，高達3.0%以上。在實際生產中，停車后水、電、汽一旦具備條件就得馬上恢復生產。此時，系統中硝酸鎂含有嚴重超標的低沸點硝酸，從而使得硝酸鎂沸點大大降低 （特別是在高真空度下）。這時，若在相同的溫度、負壓等工藝條件下蒸發，將會使硝酸鎂在蒸發器內劇烈沸騰，從而使硝酸鎂在高真空的影響下，出現嚴重的 “跑鎂”現象。

在開車投酸過程中，若為了縮短出產品的時間而加大回流比、配料比和降低加熱器蒸汽壓力等，都會使加熱器出口硝酸鎂含硝嚴重超標。回流比過大，會使加熱器的進口硝酸鎂的含硝酸量過大，引起其出口硝酸鎂含硝高；配料比過大，會使加熱器里的硝酸鎂濃度過高，并使其沸點較高和黏度較高，不利于脫硝，結果也是引起其出口硝酸鎂含硝高；降低加熱器蒸汽壓力，也就降低了加熱器的脫硝能力，同樣引起其出口硝酸鎂含硝高。這些高含硝的硝酸鎂在相同條件下進入蒸發器蒸發時，不可避免地出現 “跑鎂”現象。

2.2 濃縮塔和加熱器等設備泄漏引起硝酸鎂損耗

硝酸鎂法濃硝酸生產中，原料和產品均為強腐蝕性介質，因此生產設備材質比較特殊。在生產工藝上，介質條件比較復雜、變化較大，既有很稀的硝酸，也有濃硝酸及其蒸氣，而且關鍵設備的溫度還相當高，這就要求設備材質既能耐稀酸腐蝕，又能耐濃酸腐蝕，并且還要考慮溫度的影響。硝酸鎂循環使用系統中因設備問題引起硝酸鎂損耗主要有下列兩種情況。

（1）濃縮塔是硝酸鎂法濃硝酸生產中的關鍵設備，目前所用的唯一材質是高硅鑄鐵。高硅鑄鐵雖有很好的耐腐蝕性，但性脆、易裂，經不住溫度的劇烈變化。實際生產中由于設備外部保溫層的存在，一般小漏不易發現。當發現塔體集掛硝酸鎂時，就是立即停塔，硝酸鎂的泄漏損耗也在所難免。硝酸鎂加熱器盡管為不銹鋼設備，但在高溫條件下，含酸1%的硝酸鎂對其腐蝕很厲害，特別是進料口，一旦腐蝕造成泄漏，硝酸鎂就直接外泄。因工藝流程的局限，上述設備出現問題時，設備內物料至少需要1 h的處理過程。

（2）稀鎂泵、濃鎂泵是硝酸鎂系統循環的動力設備。由于設備布局的局限性，機泵機封冷卻水的排放均排入地溝，比較隱蔽，當機泵機封出現泄漏時，硝酸鎂也混雜于冷卻水中損失掉了。

3 預防和改進措施

硝酸鎂法濃硝酸生產中，硝酸鎂雖為輔助原料，若按年產10萬t濃硝酸計，每噸酸降耗1 kg硝酸鎂，則一年就可節約100 t硝酸鎂。可見硝酸鎂降耗是濃硝酸生產中不可忽視的問題。對此我們提出了一些預防和改進措施，并取得了一定效果。

（1）首次開車或日常開車投酸過程中，嚴格執行操作規程，不能急于求成，要按照 “先破真空、再進料、然后建立真空”的操作順序進行。

（2）緊急停車處理后的復工時，首先應提高硝酸鎂加熱器的蒸汽壓力進行脫硝，把濃、稀兩鎂槽和加熱器里的硝酸鎂含硝脫光后，再提高蒸發器的蒸汽壓力和蒸發真空度，這樣不僅不 “跑鎂”，而且還減輕了設備的腐蝕。

（3）在日常工藝調節中應嚴格控制蒸發器液面，防止液面過高時液體被抽到后系統。液面過高，一方面造成換熱器列管堵塞，另一方面造成硝酸鎂損失。

（4）濃縮塔在投料前必須保溫完好，防止在濃縮塔升溫后因溫度變化劇烈造成脆裂。升溫過程中應進行熱緊，使塔節和管線法蘭連接處密封良好，預防因塔節、法蘭泄漏而造成的硝酸鎂損失。

（5）對于硝酸鎂加熱器要保持適當的液位，防止換熱管暴露在氣相中而加快其腐蝕速度。由頂部進料的進料管可改為從側面進料，并加裝緩沖罐。

（6）加強對濃、稀鎂泵機封的檢查，發現漏鎂時要及時處理，避免硝鎂損失。

（7）若某套濃縮塔要停車，在硝酸鎂退出系統后，管線應加水沖洗，加熱器中的硝酸鎂也不能就地排放，應做好回收工作。

Analysis of High Consumption of Magnesium Nitrate in the Production of Concentrated Nitric Acid

Zhou Yanbin Liu Duoen

Analyzes the loss reasons of magnesium nitrate in the production of concentrated nitric acid.Put forwards some measures to reduce the consumption of magnesium nitrate from two aspects：technical operation and leakage prevention,which is of guiding significance to production and energy saving and consumption reducing.

Magnesium nitrate method;Concentrated nitric acid;Production;Magnesium nitrate;Loss

TQ 050.7

2014-04-24）

*周彥斌，男，1974年生，工程師。蘭州市，730060。